随着社会的飞速发展和进步,人类对能源的需求也变得越来越大,传统的锂离子电池已经渐渐不能满足人们对高能量密度的需求要求,科研人员纷纷开始寻求具有高能量密度的储能电池。其中,锂硫电池以其优异的电化学性能成为当前这一领域的重要研究对象。但是,锂硫电池目前还有许多无法解决的问题,其中最主要的还是多硫化物的“穿梭”效应。最近,许多学者发现在锂硫电池的正极与隔膜之间添加一层较薄的中间层结构能够有效的阻挡多硫化物的穿梭,从而提高电池的循环寿命。为了解决上述中间层的问题,本文采用一步静电纺丝的方法制备出以碳纤维为骨架,其上修饰有极性导电金属氧化物Ti₄O₇的复合碳纳米纤维（Ti₄O₇/CNFs）,并将其用作锂硫电池的中间层,研究其对电池电化学性能的影响。首先通过一步静电纺丝的方法制备出了含有锐钛矿TiO₂均匀分布的复合纳米纤维,然后经过1000℃的高温碳热还原使得锐钛矿TiO₂与碳发生反应,制备出呈疏松网络状的Ti₄O₇/CNFs薄膜。由于Ti₄O₇/CNFs具有较强的极性和良好的电子导电性,因此将Ti₄O₇/CNFs薄膜作为中间层不仅能够大幅度降低锂硫电池本身的交流阻抗以及电池本身的氧化还原驱动力,而且对极性的多硫化锂由很好的物理阻挡与化学吸附的作用,从而大幅度提高了电池的循环性能。另外,在上述研究的基础上,为了进一步提高Ti₄O₇/CNFs中间层的物理阻挡和化学吸附效果,本文又分别从改变复合纤维的含量以及提高致密度的方法对Ti₄O₇/CNFs薄膜进行改进。首先,我们通过提高纺丝溶液浓度的方法来增加碳纳米纤维的直径,从而使得纤维有更多的空间来容纳TiO₂,然后通过控制变量法逐步提高TiO₂浓度的方法,探究TiO₂的含量对现Ti₄O₇/CNFs的形貌、物相成分以及电化学性能方面的影响,从而确定在该制备工艺下最优的含量,为后续研究做好准备。其次,我们采用静电纺丝与喷涂相结合的方法,制备出含有Ti₄O₇/CNFs复合碳纳米纤维层以及Ti₄O₇颗粒层的近似“三明治”样式的不同结构的复合薄膜,该薄膜不仅进一步提高复合薄膜中Ti₄O₇含量而且在很大程度上提高了薄膜的致密度。将其作为锂硫电池的中间层,不仅使得锂硫电池在1 C下的循环稳定性能有所提高,而且在3 C的高倍率下也能长时间高容量循环。